JP3236225B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に、半導体基板上に形成された、
銅を含有するアルミニウム合金よりなる金属配線の腐食
を防止する技術に関する。The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device formed on a semiconductor substrate.
The present invention relates to a technique for preventing corrosion of a metal wiring made of an aluminum alloy containing copper.
【０００２】[0002]
【従来の技術】金属表面の状態は金属の腐食に大きく影
響する。例えば、半導体基板上に形成された金属配線に
使用されているアルミニウムは、該アルミニウムの表面
に緻密に形成される極薄の自然酸化被膜により耐腐食性
が向上する。2. Description of the Related Art The condition of a metal surface greatly affects metal corrosion. For example, corrosion resistance of aluminum used for metal wiring formed on a semiconductor substrate is improved by an ultrathin natural oxide film densely formed on the surface of the aluminum.
【０００３】ところが、半導体基板上に形成されたアル
ミニウムよりなる金属膜を、塩素ガスを含むエッチング
ガスを用いてドライエッチングする際に、エッチングガ
スに含まれる塩素イオンが残留し、残留した塩素イオン
が大気中の水分と反応して塩酸となり、該塩酸がアルミ
ニウムの自然酸化膜を腐食させるという問題がある。However, when a metal film made of aluminum formed on a semiconductor substrate is dry-etched using an etching gas containing a chlorine gas, chlorine ions contained in the etching gas remain, and the remaining chlorine ions are removed. There is a problem that hydrochloric acid reacts with moisture in the atmosphere to form hydrochloric acid, and the hydrochloric acid corrodes a natural oxide film of aluminum.
【０００４】そこで、塩素ガスを含むエッチングガスに
よるドライエッチング後に残留する塩素イオンを除去し
たり、塩素イオンと大気中の水分との反応を防止したり
するために、例えば、ＣＦ4によるプラズマ処理により
塩素イオンを弗素イオンに置換してアルミニウムの表面
に有機膜を形成して金属配線を保護する方法（特開平２
−２６０２９号）や、酸化剤によりアルミニウムの表面
を酸化してアルミニウムを不働態化する（アルミニウム
の表面に酸化膜を形成する）方法（特開昭６３−２９３
８６１号）や、塩素イオンと大気中の水分との反応を防
止するべくエッチング後の金属配線を大気に晒さないよ
うに、真空中においてエッチング処理を行なう方法（特
開昭６０−５９２８号）等が提案されている。Therefore, in order to remove chlorine ions remaining after dry etching with an etching gas containing chlorine gas and to prevent the reaction between chlorine ions and atmospheric moisture, for example, plasma treatment with CF 4 is performed. A method of protecting metal wiring by forming an organic film on the surface of aluminum by replacing chlorine ions with fluorine ions
-26029) and a method of oxidizing the surface of aluminum with an oxidizing agent to passivate aluminum (forming an oxide film on the surface of aluminum) (JP-A-63-293).
No. 861) and a method of performing an etching treatment in a vacuum so as to prevent the metal wiring after etching from being exposed to the atmosphere in order to prevent a reaction between chlorine ions and moisture in the atmosphere (Japanese Patent Laid-Open No. 60-5928). Has been proposed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
金属配線の腐食の防止方法について検証した結果、前述
の金属配線の腐食の防止方法は、アルミニウムよりなる
金属配線に対しては有効であるが、耐エレクトロマイグ
レーション向上のために銅を含有するアルミニウム合金
が用いられた金属配線に対しては完全ではないことに気
がついた。However, as a result of examining the above-described method of preventing corrosion of metal wiring, the above-described method of preventing corrosion of metal wiring is effective for metal wiring made of aluminum. It was noticed that the metal wiring in which an aluminum alloy containing copper was used to improve electromigration resistance was not perfect.
【０００６】そこで、前述の金属配線の腐食の防止方法
が銅を含有するアルミニウム合金よりなる金属配線に対
しては完全でない理由について種々検討を加えた結果、
次のことを見出した。すなわち、アルミニウムと、該ア
ルミニウムに数％程度添加されている銅との間に電位差
が生じるため、局所的に電池が形成されるので、洗浄工
程等において金属配線を純水中に浸漬しただけでも金属
配線の表面に腐食が発生するというものである。従来
は、アルミニウムと銅との電位差から生じる局所的電池
効果による腐食の防止策については講じられていなかっ
た。Therefore, as a result of making various studies, the above-mentioned method for preventing corrosion of metal wiring is not perfect for metal wiring made of aluminum alloy containing copper.
We found the following: That is, since a potential difference is generated between aluminum and copper which is added to the aluminum by about several%, a battery is locally formed. Therefore, even if the metal wiring is simply immersed in pure water in a cleaning step or the like. Corrosion occurs on the surface of the metal wiring. Conventionally, no measures have been taken to prevent corrosion due to the local cell effect resulting from the potential difference between aluminum and copper.
【０００７】前記に鑑み、本発明は、銅を含有するアル
ミニウム合金よりなる金属配線の腐食を防止することを
目的とする。In view of the above, an object of the present invention is to prevent corrosion of metal wiring made of an aluminum alloy containing copper.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、銅を含有するアルミニウム合金よりなる
金属配線の表面に銅の硫化膜を形成することにより、ア
ルミニウムと銅との間に局所的に電池が形成される事態
を防止し、これにより、アルミニウムと銅との間の電位
差から生じる局所的電池効果に起因する金属配線の腐食
を防止するものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a copper sulfide film on the surface of a metal wiring made of an aluminum alloy containing copper, thereby forming a copper sulfide film between the aluminum and copper. At the same time, a battery is prevented from being locally formed, thereby preventing corrosion of metal wiring due to a local battery effect caused by a potential difference between aluminum and copper.
【０００９】具体的に請求項１の発明が講じた解決手段
は、半導体装置を、半導体基板上に形成されており、銅
を含有するアルミニウム合金よりなる金属配線と、該金
属配線の上面に形成されている反射防止膜と、前記金属
配線の両側面におけるアルミニウムの酸化膜が形成され
ていない領域に形成されている銅の硫化膜とを備えてい
る構成とするものである。Specifically, a solution according to the first aspect of the present invention is to provide a semiconductor device formed on a semiconductor substrate and formed on a metal wiring made of an aluminum alloy containing copper and an upper surface of the metal wiring. And a copper sulfide film formed in a region where an aluminum oxide film is not formed on both side surfaces of the metal wiring.
【００１０】請求項１の構成により、金属配線の両側面
におけるアルミニウムの酸化膜が形成されていない領域
には銅の硫化膜が形成されており、該銅の硫化膜は、塩
素系ガスによるドライエッチング後に残留した塩素が大
気中の水分と反応して生成された塩酸に溶解しないた
め、アルミニウム合金に含まれている銅がむき出しにな
らないので、金属配線を構成するアルミニウムと前記の
塩酸との間に電界が生じない。According to the first aspect of the present invention, a copper sulfide film is formed in a region where an aluminum oxide film is not formed on both side surfaces of the metal wiring, and the copper sulfide film is formed by a dry process using a chlorine-based gas. Since the chlorine remaining after etching does not dissolve in hydrochloric acid generated by reacting with moisture in the atmosphere, copper contained in the aluminum alloy is not exposed, so that the aluminum constituting the metal wiring and the hydrochloric acid are not exposed. No electric field is generated.
【００１１】請求項２の発明が講じた解決手段は、半導
体装置を、半導体基板上に形成されており、銅を含有す
るアルミニウム合金よりなる金属配線と、該金属配線の
上面及び両側面におけるアルミニウムの酸化膜が形成さ
れていない領域に形成されている銅の硫化膜とを備えて
いる構成とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device, comprising: a semiconductor device formed on a semiconductor substrate; a metal wiring made of an aluminum alloy containing copper; and aluminum on the upper surface and both side surfaces of the metal wiring. And a copper sulfide film formed in a region where no oxide film is formed.
【００１２】請求項２の構成により、請求項１の構成と
同様、金属配線を構成するアルミニウムと前記の塩酸と
の間に電界が生じない。According to the structure of claim 2, similarly to the structure of claim 1, no electric field is generated between aluminum constituting the metal wiring and the hydrochloric acid.
【００１３】請求項３の発明が講じた解決手段は、半導
体装置の製造方法を、半導体基板上に金属膜を堆積する
金属膜堆積工程と、前記金属膜の上に反射防止膜を堆積
する反射防止膜堆積工程と、前記反射防止膜の上にレジ
ストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記反射防止膜及び金属膜に対して前記レジストパター
ンをマスクとしてエッチングを行なって前記金属膜より
なる金属配線を形成する金属配線形成工程と、前記レジ
ストパターンを除去した後、前記金属配線の両側面にお
けるアルミニウムの酸化膜が形成されていない領域に銅
の硫化膜を形成する硫化膜形成工程とを備えている構成
とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: depositing a metal film on a semiconductor substrate; and reflecting an anti-reflection film on the metal film. Anti-film deposition step, a resist pattern forming step of forming a resist pattern on the anti-reflection film,
A metal wiring forming step of performing etching on the antireflection film and the metal film using the resist pattern as a mask to form a metal wiring made of the metal film; and removing the resist pattern, and forming both side surfaces of the metal wiring. And a step of forming a sulfide film of copper in a region where the aluminum oxide film is not formed.
【００１４】請求項４の発明が講じた解決手段は、半導
体装置の製造方法を、半導体基板上に金属膜を堆積する
金属膜堆積工程と、前記金属膜の上にレジストパターン
を形成するレジストパターン形成工程と、前記金属膜に
対して前記レジストパターンをマスクとしてエッチング
を行なって前記金属膜よりなる金属配線を形成する金属
配線形成工程と、前記レジストパターンを除去した後、
前記金属配線の上面及び両側面におけるアルミニウムの
酸化膜が形成されていない領域に銅の硫化膜を形成する
硫化膜形成工程とを備えている構成とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: depositing a metal film on a semiconductor substrate; and forming a resist pattern on the metal film. A forming step, a metal wiring forming step of forming a metal wiring made of the metal film by etching the metal film using the resist pattern as a mask, and after removing the resist pattern,
Forming a copper sulfide film in a region where an aluminum oxide film is not formed on the upper surface and both side surfaces of the metal wiring.
【００１５】請求項５の発明は、請求項３又は４の構成
に、前記硫化膜形成工程は、前記半導体基板を硫化アン
モニウム溶液に浸漬することにより、前記銅の硫化膜を
形成する工程を含む構成を付加するものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the third or fourth aspect, the sulfide film forming step includes a step of forming the copper sulfide film by immersing the semiconductor substrate in an ammonium sulfide solution. The configuration is added.
【００１６】請求項６の発明が講じた解決手段は、半導
体装置の製造方法を、半導体基板上に金属膜を堆積する
金属膜堆積工程と、前記金属膜の上面におけるアルミニ
ウムの酸化膜が形成されていない領域に銅の硫化膜を形
成する第１の硫化膜形成工程と、前記銅の硫化膜の上に
レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程
と、前記金属膜に対して前記レジストパターンをマスク
としてエッチングを行なって前記金属膜よりなる金属配
線を形成する金属配線形成工程と、前記レジストパター
ンを除去した後、前記金属配線におけるアルミニウムの
酸化膜が形成されていない領域に銅の硫化膜を形成する
第２の硫化膜形成工程とを備えている構成とするもので
ある。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: depositing a metal film on a semiconductor substrate; and forming an aluminum oxide film on an upper surface of the metal film. A first sulfide film forming step of forming a copper sulfide film in an unexposed region, a resist pattern forming step of forming a resist pattern on the copper sulfide film, and masking the resist pattern on the metal film Forming a metal wiring made of the metal film by performing etching, and forming a copper sulfide film in a region where the aluminum oxide film is not formed in the metal wiring after removing the resist pattern. And a second sulfide film forming step.
【００１７】請求項７の発明は、請求項６の構成に、前
記第１の硫化膜形成工程及び第２の硫化膜形成工程のう
ちの少なくとも１つの工程は、前記半導体基板を硫化ア
ンモニウム溶液に浸漬することにより、前記銅の硫化膜
を形成する工程を含む構成を付加するものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the configuration of the sixth aspect, at least one of the first sulfide film forming step and the second sulfide film forming step includes converting the semiconductor substrate into an ammonium sulfide solution. A configuration including a step of forming the copper sulfide film by immersion is added.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
半導体装置及びその製造方法について図面を参照しなが
ら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor device according to each embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same will be described below with reference to the drawings.
【００１９】（第１の実施形態）図１（ａ）は、本発明
の第１の実施形態に係る半導体装置の断面構造を示して
おり、図１（ａ）に示すように、半導体基板１０の上に
は、例えば、ＳｉＯ2よりなる第１の絶縁膜１１が形成
され、該第１の絶縁膜１１の上に、銅が含有されたアル
ミニウム合金よりなる金属配線１２が形成されている。
この場合のアルミニウム合金は、例えば、９９．５ｗｔ
％のアルミニウムと０．５ｗｔ％の銅との合金である。
金属配線１２の上面には、例えばＴｉＮよりなる反射防
止膜１３が形成されており、該反射防止膜１３は、金属
配線１２をエッチングする際のマスクとなるレジストパ
ターンを形成するときの露光光の反射を防止するために
設けられるものである。(First Embodiment) FIG. 1A shows a sectional structure of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. A first insulating film 11 made of, for example, SiO 2 is formed thereon, and a metal wiring 12 made of an aluminum alloy containing copper is formed on the first insulating film 11.
The aluminum alloy in this case is, for example, 99.5 wt.
% Of aluminum and 0.5% by weight of copper.
An anti-reflection film 13 made of, for example, TiN is formed on the upper surface of the metal wiring 12, and the anti-reflection film 13 is used for forming a resist pattern serving as a mask when etching the metal wiring 12. It is provided to prevent reflection.
【００２０】第１の実施形態の特徴として、金属配線１
２の両側面におけるアルミニウムの酸化被膜（Ａｌ
2Ｏ3）が形成されていない領域には、銅の硫化膜である
硫化銅膜１４が形成されており、該硫化銅膜１４はＣｕ
xＳ（１≦ｘ≦２）で表される。As a feature of the first embodiment, the metal wiring 1
Aluminum oxide film (Al
In a region where 2 O 3 ) is not formed, a copper sulfide film 14 which is a copper sulfide film is formed.
represented by x S (1 ≦ x ≦ 2 ).
【００２１】反射防止膜１３及び硫化銅膜１４が形成さ
れた金属配線１２及び第１の絶縁膜１１の上には、全面
に亘って第２の絶縁膜１５が形成されている。A second insulating film 15 is formed over the entire surface of the metal wiring 12 and the first insulating film 11 on which the antireflection film 13 and the copper sulfide film 14 are formed.
【００２２】（第２の実施形態）図１（ｂ）は、本発明
の第２の実施形態に係る半導体装置の断面構造を示して
おり、図１（ｂ）に示すように、半導体基板２０の上に
は、例えば、ＳｉＯ2よりなる第１の絶縁膜２１が形成
され、該第１の絶縁膜２１の上に、銅が含有されたアル
ミニウム合金よりなる金属配線２２が形成されている。
この場合のアルミニウム合金は、例えば、９９．５ｗｔ
％のアルミニウムと０．５ｗｔ％の銅との合金である。(Second Embodiment) FIG. 1B shows a cross-sectional structure of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. A first insulating film 21 made of, for example, SiO 2 is formed thereon, and a metal wiring 22 made of an aluminum alloy containing copper is formed on the first insulating film 21.
The aluminum alloy in this case is, for example, 99.5 wt.
% Of aluminum and 0.5% by weight of copper.
【００２３】第２の実施形態の特徴として、金属配線２
２の上面及び両側面におけるアルミニウムの酸化被膜が
形成されていない領域には硫化銅膜２４が形成されてお
り、該硫化銅膜２４は第１の実施形態と同様、ＣｕxＳ
（１≦ｘ≦２）で表される。硫化銅膜２４が形成された
金属配線２２及び第１の絶縁膜２１の上には、全面に亘
って第２の絶縁膜２５が形成されている。A feature of the second embodiment is that the metal wiring 2
2, a copper sulfide film 24 is formed in a region where an aluminum oxide film is not formed on the upper surface and both side surfaces, and the copper sulfide film 24 is made of Cu x S, similarly to the first embodiment.
(1 ≦ x ≦ 2). A second insulating film 25 is formed over the entire surface of the metal wiring 22 on which the copper sulfide film 24 is formed and the first insulating film 21.
【００２４】図２（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態に
係る半導体装置における金属配線２２の断面構造を示し
ており、金属配線２２の表面部にはアルミニウム合金を
構成する銅２６が偏析している。金属配線２２の表面に
おけるアルミニウムの結晶２８の表面にはアルミニウム
の酸化被膜２９が形成されており、金属配線２２の全表
面におけるアルミニウムの結晶２８の粒界に偏析した銅
２６の表面、つまりアルミニウムの酸化被膜（自然酸化
膜）２９が形成されていない領域には硫化銅膜２４が形
成されている。FIGS. 2A and 2B show a cross-sectional structure of the metal wiring 22 in the semiconductor device according to the second embodiment. Are segregated. An oxide film 29 of aluminum is formed on the surface of the aluminum crystal 28 on the surface of the metal wiring 22, and the surface of the copper 26 segregated at the grain boundaries of the aluminum crystal 28 on the entire surface of the metal wiring 22, that is, aluminum The copper sulfide film 24 is formed in a region where the oxide film (natural oxide film) 29 is not formed.
【００２５】反射防止膜１３及び硫化銅膜１４が形成さ
れた金属配線１２及び第１の絶縁膜１１の上には、全面
に亘って第２の絶縁膜が形成されている。A second insulating film is formed over the entire surface of the metal wiring 12 on which the antireflection film 13 and the copper sulfide film 14 are formed and the first insulating film 11.
【００２６】第１又は第２の実施形態によると、金属配
線２２の表面におけるアルミニウムの酸化被膜が形成さ
れていない領域には、銅の酸化膜よりも安定な硫化銅膜
２４が形成されているので、金属配線２２の腐食が防止
される。すなわち、硫化銅膜２４が形成されていない場
合には、偏析した銅２６の表面には銅の酸化膜が形成さ
れ、該銅の酸化膜が、塩素系ガスによるドライエッチン
グ後に残留した塩素が大気中の水分と反応して生成され
た塩酸に溶解して銅２６がむき出しになる。そして、む
き出しになった銅２６がカソードとして働くため、アル
ミニウムの結晶２８と前記の塩酸との間に電界が生じる
ので、酸化被膜２９が孔食されて酸化被膜２９の腐食が
進行する。ところが、銅２６の表面に硫化銅膜２４が形
成されている場合には、硫化銅膜２４は塩酸に溶解しな
いため、銅２６がむき出しにならないので、銅２６がカ
ソードとして働かず、アルミニウムの結晶２８と塩酸と
の間に電界が生じない。このため、酸化被膜２９に対す
る腐食が起きないのである。According to the first or second embodiment, the copper sulfide film 24, which is more stable than the copper oxide film, is formed in the region where the aluminum oxide film is not formed on the surface of the metal wiring 22. Therefore, corrosion of the metal wiring 22 is prevented. That is, when the copper sulfide film 24 is not formed, a copper oxide film is formed on the surface of the segregated copper 26, and the chlorine remaining after the dry etching by the chlorine-based gas is removed from the atmosphere. The copper 26 is exposed by dissolving in hydrochloric acid generated by reacting with water therein. Then, since the exposed copper 26 functions as a cathode, an electric field is generated between the aluminum crystal 28 and the hydrochloric acid, so that the oxide film 29 is pitted and the corrosion of the oxide film 29 progresses. However, when the copper sulfide film 24 is formed on the surface of the copper 26, the copper sulfide film 24 does not dissolve in hydrochloric acid, so that the copper 26 is not exposed. No electric field is generated between 28 and hydrochloric acid. Therefore, corrosion to the oxide film 29 does not occur.
【００２７】また、硫化銅膜２４は、残留エッチングガ
スに含まれる腐食性イオンに侵されないので、金属配線
２２の腐食が防止される。この場合、金属配線２２のパ
ターニング工程において用いられる塩素を含む反応生成
物が金属配線２２の側面に形成されていても、硫化銅膜
２４は前記の反応生成物の上に形成されるので、金属配
線２２の腐食の防止効果は影響を受けない。Since the copper sulfide film 24 is not affected by corrosive ions contained in the residual etching gas, corrosion of the metal wiring 22 is prevented. In this case, even if a reaction product containing chlorine used in the patterning step of the metal wiring 22 is formed on the side surface of the metal wiring 22, the copper sulfide film 24 is formed on the reaction product, The effect of preventing the corrosion of the wiring 22 is not affected.
【００２８】以上の説明は第１及び第２の実施形態に係
る半導体装置に共通するものであり、局所電池効果によ
る金属配線の腐食、及び、残留エッチングガスに含まれ
る腐食性イオンによる金属配線の腐食の両方を確実に防
止することができる。The above description is common to the semiconductor devices according to the first and second embodiments. Corrosion of the metal wiring by the local battery effect and corrosion of the metal wiring by corrosive ions contained in the residual etching gas. Both corrosion can be reliably prevented.
【００２９】（第１の実施形態に係る半導体装置の第１
の製造方法）以下、図３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）
〜（ｃ）に参照しながら、第１の実施形態に係る半導体
装置の第１の製造方法について説明する。(First Embodiment of Semiconductor Device According to First Embodiment)
3 (a) to 3 (c) and FIG. 4 (a).
A first manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
【００３０】まず、図３（ａ）に示すように、半導体基
板１０の上に第１の絶縁膜としての第１のシリコン酸化
膜（ＳｉＯ2）１１を形成した後、図３（ｂ）に示すよ
うに、第１のシリコン酸化膜１１の上に、スパッタリン
グ法により、銅を含有するアルミニウム合金よりなる金
属膜１２Ａ及び反射防止膜１３を順次堆積する。First, as shown in FIG. 3A, a first silicon oxide film (SiO 2 ) 11 as a first insulating film is formed on a semiconductor substrate 10, and then as shown in FIG. As shown, a metal film 12A made of an aluminum alloy containing copper and an antireflection film 13 are sequentially deposited on the first silicon oxide film 11 by a sputtering method.
【００３１】次に、図３（ｃ）に示すように、反射防止
膜１３の上にレジストパターン１６を形成した後、該レ
ジストパターン１６をマスクとして反射防止膜１３及び
金属膜１２Ａに対してドライエッチングを行なって、図
４（ａ）に示すように、金属配線１２を形成し、その
後、レジストパターン１６を酸素プラズマによるアッシ
ングにより除去する。Next, as shown in FIG. 3C, after forming a resist pattern 16 on the antireflection film 13, the resist pattern 16 is used as a mask to dry the antireflection film 13 and the metal film 12A. Etching is performed to form the metal wiring 12 as shown in FIG. 4A, and then the resist pattern 16 is removed by ashing with oxygen plasma.
【００３２】次に、後述する第１〜第５の硫化銅膜形成
方法によって、図４（ｂ）に示すように、金属配線１２
の両側面に硫化銅膜１４を形成して金属配線１２の表面
に偏析した銅の表面を保護した後、半導体基板１０の表
面の洗浄を行ない、その後、全面に亘って第２の絶縁膜
としての第２のシリコン酸化膜１５を堆積する。Next, as shown in FIG. 4B, the metal wiring 12 is formed by the first to fifth copper sulfide film forming methods described later.
After the copper sulfide film 14 is formed on both sides to protect the surface of the copper segregated on the surface of the metal wiring 12, the surface of the semiconductor substrate 10 is cleaned, and then the entire surface is formed as a second insulating film. A second silicon oxide film 15 is deposited.
【００３３】以下、第１の硫化銅膜形成方法について説
明する。The first method for forming a copper sulfide film will be described below.
【００３４】図９は、硫化銅膜を形成する装置の概略断
面図であって、容器１００の中に硫化物例えば硫化アン
モニウムの原液１０１が貯留されている。硫化アンモニ
ウムの原液１０１に、図４に示すような金属配線１２が
形成された半導体基板１０をウエハー状態で約１０秒間
浸漬した後、半導体基板１０を引き上げて、水洗した後
に乾燥すると、金属配線１２の表面に偏析している銅と
硫化アンモニウムとが反応して、金属配線１２の両側面
に硫化銅膜１４が形成される。この第１の硫化銅膜の形
成方法は、コストが安価であると共に最も簡単な方法で
ある。FIG. 9 is a schematic sectional view of an apparatus for forming a copper sulfide film. A stock solution 100 of a sulfide, for example, ammonium sulfide is stored in a container 100. After the semiconductor substrate 10 on which the metal wirings 12 as shown in FIG. 4 are formed is immersed in a stock solution 101 of ammonium sulfide in a wafer state for about 10 seconds, the semiconductor substrate 10 is pulled up, washed with water, and dried. Reacts with the copper segregated on the surface of the metal wiring to form a copper sulfide film 14 on both side surfaces of the metal wiring 12. This method of forming the first copper sulfide film is inexpensive and the simplest method.
【００３５】以下、第２の硫化銅膜形成方法について説
明する。Hereinafter, a second method for forming a copper sulfide film will be described.
【００３６】図１０は、気体を用いて硫化銅膜を形成す
る装置の概略断面構造を示しており、該硫化銅膜形成装
置は、真空炉１１０と、該真空炉１１０内に硫化水素ガ
スと窒素ガスとの混合ガスを導入するガス導入孔１１１
と、真空炉１１０内の混合ガスを排出するガス排出孔１
１２とを備えている。図４に示すような金属配線１２が
形成された半導体基板１０をウエハー状態で真空炉１１
０内に設置した後、真空炉１１０内に硫化水素ガスと窒
素ガスとの混合ガスを導入する。この場合、真空炉１１
０内の圧力は約２００Ｔｏｒｒに設定し、真空炉１１０
内の温度は、金属配線１２の表面に形成されているアル
ミニウムの自然酸化膜の膜厚が増加しないように、室温
程度に設定する。半導体基板１０を硫化水素ガスと窒素
ガスのと混合ガスに約３０分間程度晒した後に半導体基
板１０を真空炉１１０から取り出すと、金属配線１２の
表面に偏析している銅と硫化水素ガスとが反応して、金
属配線１２の両側面に硫化銅１４が形成される。FIG. 10 shows a schematic sectional structure of an apparatus for forming a copper sulfide film using a gas. The apparatus for forming a copper sulfide film comprises a vacuum furnace 110 and hydrogen sulfide gas in the vacuum furnace 110. Gas introduction hole 111 for introducing a mixed gas with nitrogen gas
And a gas discharge hole 1 for discharging the mixed gas in the vacuum furnace 110
12 are provided. The semiconductor substrate 10 on which the metal wiring 12 is formed as shown in FIG.
After that, a mixed gas of hydrogen sulfide gas and nitrogen gas is introduced into the vacuum furnace 110. In this case, the vacuum furnace 11
0 is set to about 200 Torr and the vacuum furnace 110
Is set at about room temperature so that the thickness of the natural oxide film of aluminum formed on the surface of the metal wiring 12 does not increase. After exposing the semiconductor substrate 10 to the mixed gas of hydrogen sulfide gas and nitrogen gas for about 30 minutes, the semiconductor substrate 10 is taken out of the vacuum furnace 110, and the copper and the hydrogen sulfide gas segregated on the surface of the metal wiring 12 are removed. As a result, copper sulfide 14 is formed on both side surfaces of the metal wiring 12.
【００３７】以下、第３の硫化銅膜形成方法について説
明する。Hereinafter, a third copper sulfide film forming method will be described.
【００３８】図１１は、プラズマを用いて硫化銅膜を形
成する装置の概略断面構造を示しており、該硫化銅膜形
成装置は、約２００ｍＴｏｒｒの真空度に保たれている
真空炉１２０と、該真空炉１２０内に硫化水素ガスを導
入するガス導入孔１２１と、真空炉１２０内のガスを排
出するためのガス排出孔１２２と、真空炉１２０内に設
けられ接地された試料台１２３と、真空炉１２０内に、
電力が３００ｗで周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電
力を印加する高周波電力源１２４とを備えている。真空
炉１２０内にガス導入孔１２１からガス流量３０ｓｃｃ
ｍの硫化水素ガスを導入すると共に、真空炉１２０内に
高周波電力源１２４により前記の高周波電力を印加する
と、真空炉１２０内に硫化水素ガスよりなるプラズマが
発生し、硫化水素ガスのイオンが金属配線１２の表面に
偏析している銅とが反応するので、金属配線１２の両側
面に硫化銅膜１４が形成される。FIG. 11 shows a schematic sectional structure of an apparatus for forming a copper sulfide film using plasma. The apparatus for forming a copper sulfide film includes a vacuum furnace 120 maintained at a vacuum degree of about 200 mTorr, A gas introduction hole 121 for introducing hydrogen sulfide gas into the vacuum furnace 120, a gas discharge hole 122 for discharging gas in the vacuum furnace 120, a grounded sample table 123 provided in the vacuum furnace 120, In the vacuum furnace 120,
A high frequency power source 124 for applying a high frequency power of 300 watts and a frequency of 13.56 MHz. A gas flow rate of 30 scc from the gas introduction hole 121 into the vacuum furnace 120
When hydrogen sulfide gas is introduced into the vacuum furnace 120 and the high-frequency power is applied from the high-frequency power source 124 to the vacuum furnace 120, a plasma made of hydrogen sulfide gas is generated in the vacuum furnace 120, and ions of the hydrogen sulfide gas Since the copper segregated on the surface of the wiring 12 reacts, copper sulfide films 14 are formed on both side surfaces of the metal wiring 12.
【００３９】以下、第４の硫化銅膜形成方法について説
明する。Hereinafter, a fourth copper sulfide film forming method will be described.
【００４０】半導体基板１０の表面を洗浄するための硝
酸等を含む洗浄液に硫化アンモニウムを含有させてお
き、該洗浄液により、図４（ａ）に示すように、金属配
線１２が形成された半導体基板１２の表面を洗浄する。
このようにすると、金属配線１２の表面に偏析している
銅と洗浄液中の硫化アンモニウムとが反応して、金属配
線１２の両側面に硫化銅膜１４が形成される。この第４
の硫化銅膜形成方法によると、洗浄工程において硫化銅
膜１４を形成することができるので、非常に効率良く硫
化銅膜１４を形成する。A cleaning liquid containing nitric acid or the like for cleaning the surface of the semiconductor substrate 10 is made to contain ammonium sulfide, and the cleaning liquid is used to clean the semiconductor substrate on which the metal wiring 12 is formed as shown in FIG. The surface of No. 12 is cleaned.
In this way, the copper segregated on the surface of the metal wiring 12 reacts with the ammonium sulfide in the cleaning solution, and a copper sulfide film 14 is formed on both side surfaces of the metal wiring 12. This fourth
According to the method for forming a copper sulfide film, the copper sulfide film 14 can be formed in the cleaning step, so that the copper sulfide film 14 is formed very efficiently.
【００４１】以下、第５の硫化銅膜形成方法について説
明する。Hereinafter, a fifth method for forming a copper sulfide film will be described.
【００４２】図３（ｃ）に示すレジストパターン１６を
酸素プラズマを用いてアッシングする際に、真空炉内に
導入する酸素ガスに硫化水素ガスを混合しておく。この
ようにすると、酸素ガスのプラズマと共に硫化水素ガス
のプラズマが発生するので、金属配線１２の表面に偏析
した銅と硫化水素のイオンとが反応して、金属配線１２
の両側面に硫化銅膜１４が形成される。この第５の硫化
銅形成方法によると、アッシング工程において硫化銅膜
１４を形成することができるので、非常に効率が良い。When ashing the resist pattern 16 shown in FIG. 3C using oxygen plasma, a hydrogen sulfide gas is mixed with an oxygen gas introduced into a vacuum furnace. In this case, the plasma of the hydrogen sulfide gas is generated together with the plasma of the oxygen gas, so that the copper segregated on the surface of the metal wiring 12 reacts with the ions of the hydrogen sulfide to form the metal wiring 12.
Are formed on both sides. According to the fifth copper sulfide forming method, the copper sulfide film 14 can be formed in the ashing step, so that the efficiency is very high.
【００４３】（第１の実施形態に係る半導体装置の第２
の製造方法）以下、図５（ａ）〜（ｃ）及び図６（ａ）
〜（ｃ）に参照しながら、第１の実施形態に係る半導体
装置の第２の製造方法について説明する。(Second Embodiment of Semiconductor Device According to First Embodiment)
5 (a) to 5 (c) and FIG. 6 (a).
The second method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
【００４４】まず、図５（ａ）に示すように、半導体基
板１０の上に第１の絶縁膜としての第１のシリコン酸化
膜（ＳｉＯ2）１１を形成した後、図５（ｂ）に示すよ
うに、第１のシリコン酸化膜１１の上に、銅を含有する
アルミニウム合金よりなる金属膜１２Ａ及び反射防止膜
１３を順次堆積する。First, as shown in FIG. 5A, a first silicon oxide film (SiO 2 ) 11 as a first insulating film is formed on a semiconductor substrate 10, and then as shown in FIG. As shown, a metal film 12A made of an aluminum alloy containing copper and an antireflection film 13 are sequentially deposited on the first silicon oxide film 11.
【００４５】次に、図５（ｃ）に示すように、反射防止
膜１３の上にレジストパターン１６を形成した後、該レ
ジストパターン１６をマスクとして反射防止膜１３及び
金属膜１３Ａに対してドライエッチングを行なう。この
エッチング工程において、金属配線１２の両側面に硫化
銅膜１４を形成する。以下、エッチング工程において硫
化銅膜１４を形成する方法を第６の硫化銅膜形成方法と
して説明する。Next, as shown in FIG. 5C, after forming a resist pattern 16 on the antireflection film 13, the resist pattern 16 is used as a mask to dry the antireflection film 13 and the metal film 13A. Perform etching. In this etching step, copper sulfide films 14 are formed on both side surfaces of the metal wiring 12. Hereinafter, a method of forming the copper sulfide film 14 in the etching step will be described as a sixth copper sulfide film forming method.
【００４６】半導体基板１０の表面に形成された金属膜
１２Ａをドライエッチングするためのエッチングガスに
硫化水素ガスを混合しておき、レジストパターン１６を
マスクとして硫化水素ガスが混合されたエッチングガス
を用いて反射防止膜１３及び金属膜１２Ａをエッチング
すると、図６（ａ）に示すように、金属膜１２Ａがエッ
チングされて金属配線１２が形成される過程において、
金属配線１２の表面に偏析している銅と硫化水素ガスと
が反応するので、金属配線１２の両側面に硫化銅膜１４
が形成される。Hydrogen sulfide gas is mixed with an etching gas for dry-etching the metal film 12 A formed on the surface of the semiconductor substrate 10, and an etching gas mixed with hydrogen sulfide gas is used by using the resist pattern 16 as a mask. When the antireflection film 13 and the metal film 12A are etched by etching, as shown in FIG. 6A, in the process of etching the metal film 12A and forming the metal wiring 12,
Since the copper segregated on the surface of the metal wiring 12 reacts with the hydrogen sulfide gas, the copper sulfide film 14 is formed on both side surfaces of the metal wiring 12.
Is formed.
【００４７】次に、図６（ｂ）に示すように、レジスト
パターン１６をアッシングにより除去した後、図６
（ｃ）に示すように、全面に亘って第２の絶縁膜として
の第２のシリコン酸化膜１５を堆積する。Next, as shown in FIG. 6B, after the resist pattern 16 is removed by ashing, FIG.
As shown in (c), a second silicon oxide film 15 as a second insulating film is deposited over the entire surface.
【００４８】（第２の実施形態に係る半導体装置の第１
の製造方法）以下、図７（ａ）〜（ｃ）及び図８（ａ）
〜（ｃ）を参照しながら、第２の実施形態に係る半導体
装置の第１の製造方法について説明する。(First Embodiment of Semiconductor Device According to Second Embodiment)
7 (a) to 7 (c) and FIG. 8 (a).
A first method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
【００４９】まず、図７（ａ）に示すように、半導体基
板１０の上に第１の絶縁膜としての第１のシリコン酸化
膜（ＳｉＯ2）１１を形成した後、図７（ｂ）に示すよ
うに、第１のシリコン酸化膜１１の上に、銅を含有する
アルミニウム合金よりなる金属膜１２Ａを堆積する。First, as shown in FIG. 7A, a first silicon oxide film (SiO 2 ) 11 as a first insulating film is formed on a semiconductor substrate 10, and then as shown in FIG. As shown, a metal film 12A made of an aluminum alloy containing copper is deposited on the first silicon oxide film 11.
【００５０】次に、前述した第１〜第４の硫化銅膜形成
方法を用いて、図７（ｂ）に示すように、金属膜１２Ａ
の上に第１の硫化銅膜１７を全面に亘って形成して金属
膜１２Ａの表面に偏析した銅の表面を保護する。Next, using the first to fourth copper sulfide film forming methods described above, as shown in FIG.
A first copper sulfide film 17 is formed over the entire surface to protect the surface of copper segregated on the surface of the metal film 12A.
【００５１】次に、図７（ｃ）に示すように、第１の硫
化銅膜１７の上にレジストパターン１６を形成した後、
該レジストパターン１６をマスクとして第１の硫化銅膜
１７及び金属膜１３Ａに対してドライエッチングを行な
って、図８（ａ）に示すように、金属配線１２を形成
し、その後、レジストパターン１６をアッシングによっ
て除去する。Next, as shown in FIG. 7C, after forming a resist pattern 16 on the first copper sulfide film 17,
Using the resist pattern 16 as a mask, dry etching is performed on the first copper sulfide film 17 and the metal film 13A to form the metal wiring 12 as shown in FIG. Remove by ashing.
【００５２】次に、前述した第１〜第６の硫化銅膜形成
方法によって、図８（ｂ）に示すように、金属配線１２
の両側面に第２の硫化銅膜１８を形成して金属配線１２
の表面に偏析した銅の表面を保護した後、洗浄を行な
い、その後、全面に亘って第２の絶縁膜としての第２の
シリコン酸化膜１５を堆積する。このようにすると、図
１（ｂ）に示すような、金属配線２２の上面及び両側面
におけるアルミニウムの酸化被膜２９が形成されていな
い部位に硫化銅膜２４が形成されてなる半導体装置が得
られる。Next, as shown in FIG. 8B, the metal wiring 12 is formed by the first to sixth copper sulfide film forming methods described above.
Copper sulfide films 18 are formed on both side surfaces of
After the surface of the copper segregated on the surface is protected, cleaning is performed, and then a second silicon oxide film 15 as a second insulating film is deposited over the entire surface. By doing so, a semiconductor device is obtained in which the copper sulfide film 24 is formed on the upper and both side surfaces of the metal wiring 22 where the aluminum oxide film 29 is not formed, as shown in FIG. 1B. .
【００５３】（第２の実施形態に係る半導体装置の第２
の製造方法）以下、第２の実施形態に係る半導体装置の
第２の製造方法について説明する。(Second Embodiment of Semiconductor Device According to Second Embodiment)
Hereinafter, a second method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment will be described.
【００５４】尚、該第２の製造方法は、第２の実施形態
に係る半導体装置の第１の製造方法における１回目の硫
化銅膜形成工程を省略したものであるから、図面につい
ては省略する。In the second manufacturing method, the first step of forming a copper sulfide film in the first manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment is omitted, so that the drawing is omitted. .
【００５５】まず、半導体基板上に第１の絶縁膜として
の第１のシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を形成した後、該
第１のシリコン酸化膜の上に、銅を含有するアルミニウ
ム合金よりなる金属膜を堆積する。First, after forming a first silicon oxide film (SiO 2 ) as a first insulating film on a semiconductor substrate, an aluminum alloy containing copper is formed on the first silicon oxide film. Deposit a metal film.
【００５６】次に、金属膜の上にレジストパターンを形
成した後、該レジストパターンをマスクとして金属膜に
対してドライエッチングを行なって金属配線を形成し、
その後、レジストパターンをアッシングにより除去す
る。Next, after forming a resist pattern on the metal film, dry etching is performed on the metal film using the resist pattern as a mask to form metal wiring.
After that, the resist pattern is removed by ashing.
【００５７】次に、前述した第１〜第６の硫化銅膜形成
方法によって、金属配線の上面及び両側面に硫化銅膜を
形成して、金属配線の表面に偏析した銅の表面を保護し
た後、洗浄を行ない、その後、全面に亘って第２の絶縁
膜としての第２のシリコン酸化膜を堆積する。このよう
にすると、図１（ｂ）に示すような、金属配線の全表面
におけるアルミニウムの酸化被膜が形成されていない部
位に硫化銅膜が形成された半導体装置が得られる。Next, a copper sulfide film was formed on the upper surface and both side surfaces of the metal wiring by the above-described first to sixth copper sulfide film forming methods, and the surface of the copper segregated on the surface of the metal wiring was protected. Thereafter, cleaning is performed, and then a second silicon oxide film as a second insulating film is deposited over the entire surface. By doing so, a semiconductor device having a copper sulfide film formed on a portion where an aluminum oxide film is not formed on the entire surface of the metal wiring as shown in FIG. 1B is obtained.
【００５８】図１２（ａ）は、表面に硫化銅膜が形成さ
れた金属配線の平面構造を示す顕微鏡写真であり、図１
２（ｂ）は表面に硫化銅膜が形成されていない金属配線
の平面構造を示す顕微鏡写真である。図１２（ａ）に示
すように、金属配線の表面に従来技術の項で説明した、
ＣＦ4によるプラズマ処理によってアルミニウムの表面
に表面保護膜である有機膜を形成しなくても、金属配線
の表面に腐食が発生しなかった。これに対して、図１２
（ｂ）に示すように、硫化銅膜が形成されていない金属
配線には腐食生成物が形成されている。すなわち、図１
２（ｂ）の写真における上側の配線の上側中央部の側壁
及び下側の配線の下側中央部の側壁には、腐食生成物が
それぞれ観測される。FIG. 12A is a photomicrograph showing a planar structure of a metal wiring having a copper sulfide film formed on its surface.
2 (b) is a micrograph showing a planar structure of a metal wiring having no copper sulfide film formed on the surface. As shown in FIG. 12A, the surface of the metal wiring is described in the section of the prior art.
Even when an organic film as a surface protective film was not formed on the surface of aluminum by plasma treatment with CF 4, no corrosion occurred on the surface of the metal wiring. On the other hand, FIG.
As shown in (b), a corrosion product is formed on the metal wiring on which the copper sulfide film is not formed. That is, FIG.
In the photograph of 2 (b), corrosion products are respectively observed on the upper central side wall of the upper wiring and the lower central side wall of the lower wiring.
【００５９】[0059]
【発明の効果】請求項１の発明に係る半導体装置による
と、金属配線の両側面におけるアルミニウムの酸化膜が
形成されていない領域には銅の硫化膜が形成されている
ため、金属配線を構成するアルミニウムと塩酸との間に
電界が生じないので、アルミニウムの酸化膜が腐食され
ず、また、銅の硫化膜は残留エッチングガスの含まれる
腐食性イオンに侵されないので、銅を含有するアルミ合
金よりなる金属配線の腐食を確実に防止することができ
る。According to the semiconductor device of the first aspect of the present invention, since the copper sulfide film is formed in the region where the aluminum oxide film is not formed on both sides of the metal wiring, the metal wiring is formed. Since an electric field is not generated between aluminum and hydrochloric acid, the aluminum oxide film is not corroded, and the copper sulfide film is not attacked by corrosive ions contained in the residual etching gas. Corrosion of the formed metal wiring can be reliably prevented.
【００６０】請求項２の発明に係る半導体装置による
と、金属配線の上面及び両側面におけるアルミニウムの
酸化膜が形成されていない領域には銅の硫化膜が形成さ
れているため、請求項１の発明と同様、銅を含有するア
ルミ合金よりなる金属配線の腐食を確実に防止すること
ができる。According to the semiconductor device of the second aspect of the present invention, a copper sulfide film is formed in a region where the aluminum oxide film is not formed on the upper surface and both side surfaces of the metal wiring. As in the present invention, corrosion of metal wiring made of an aluminum alloy containing copper can be reliably prevented.
【００６１】請求項３の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、反射防止膜及び金属膜に対してエッチング
を行なって金属配線を形成した後に、金属配線の両側面
におけるアルミニウムの酸化膜が形成されていない領域
に銅の硫化膜を形成するため、金属配線の上面に反射防
止膜が形成されていると共に金属配線の両側面における
アルミニウムの酸化膜が形成されていない領域に銅の硫
化膜が形成されてなる請求項１の半導体装置を確実に形
成することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the third aspect of the present invention, after the antireflection film and the metal film are etched to form the metal wiring, aluminum oxide films are formed on both side surfaces of the metal wiring. In order to form a copper sulfide film in the area where no metal oxide film is formed, an antireflection film is formed on the upper surface of the metal wiring, and a copper sulfide film is formed on the both side surfaces of the metal wiring where the aluminum oxide film is not formed. The formed semiconductor device of claim 1 can be reliably formed.
【００６２】請求項４の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、金属膜に対してエッチングを行なって金属
配線を形成した後に、金属配線の上面及び両側面におけ
るアルミニウムの酸化膜が形成されていない領域に銅の
硫化膜を形成するため、金属配線の上面及び両側面にお
けるアルミニウムの酸化膜が形成されていない領域に銅
の酸化膜が形成されてなる請求項２の発明に係る半導体
装置を確実に製造することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after the metal film is etched to form the metal wiring, an aluminum oxide film is formed on the upper surface and both side surfaces of the metal wiring. 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a copper oxide film is formed in a region where an aluminum oxide film is not formed on the upper surface and both side surfaces of the metal wiring to form a copper sulfide film in a region where no copper sulfide film is formed. It can be manufactured reliably.
【００６３】請求項５の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、半導体基板を硫化アンモニウム溶液に浸漬
することにより銅の硫化膜を形成するため、低コストで
且つ簡易に銅の硫化膜を形成することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect of the present invention, the copper sulfide film is formed by immersing the semiconductor substrate in an ammonium sulfide solution, so that the copper sulfide film can be easily formed at low cost. can do.
【００６４】請求項６の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、半導体基板上に形成された金属膜の上面に
おけるアルミニウムの酸化膜が形成されていない領域に
銅の硫化膜を形成した後、金属膜に対してエッチングを
行なって金属配線を形成し、その後、金属配線における
アルミニウムの酸化膜が形成されていない領域に銅の硫
化膜を形成するため、金属配線の上面及び両側面におけ
るアルミニウムの酸化膜が形成されていない領域に銅の
酸化膜が形成されてなる請求項２の発明に係る半導体装
置を確実に製造することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after forming a copper sulfide film in a region where an aluminum oxide film is not formed on an upper surface of a metal film formed on a semiconductor substrate, Etching is performed on the metal film to form a metal wiring, and then, in order to form a copper sulfide film in a region where the aluminum oxide film is not formed in the metal wiring, aluminum on the upper surface and both side surfaces of the metal wiring is formed. The semiconductor device according to the second aspect of the present invention, in which a copper oxide film is formed in a region where no oxide film is formed, can be reliably manufactured.
【００６５】請求項７の発明に係る半導体装置の製造方
法によると、半導体基板を硫化アンモニウム溶液に浸漬
することにより銅の硫化膜を形成するため、低コストで
且つ簡易に銅の硫化膜を形成することができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the copper sulfide film is formed by immersing the semiconductor substrate in the ammonium sulfide solution, the copper sulfide film can be easily formed at low cost. can do.
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体
装置の断面図であり、（ｂ）は本発明の第２の実施形態
に係る半導体装置の断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）は、前記第２の実施形態に係る半導体装
置における金属配線の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に
おける拡大断面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view of a metal wiring in a semiconductor device according to the second embodiment, and FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of FIG.
【図３】（ａ）〜（ｃ）は前記第１の実施形態に係る半
導体装置の第１の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating respective steps of a first method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
【図４】（ａ）〜（ｃ）は前記第１の実施形態に係る半
導体装置の第１の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views illustrating respective steps of a first manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment.
【図５】（ａ）〜（ｃ）は前記第１の実施形態に係る半
導体装置の第２の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating respective steps of a second method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
【図６】（ａ）〜（ｃ）は前記第１の実施形態に係る半
導体装置の第２の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。FIGS. 6A to 6C are cross-sectional views illustrating respective steps of a second method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
【図７】（ａ）〜（ｃ）は前記第２の実施形態に係る半
導体装置の第１の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating respective steps of a first method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment.
【図８】（ａ）〜（ｃ）は前記第２の実施形態に係る半
導体装置の第１の製造方法の各工程を示す断面図であ
る。FIGS. 8A to 8C are cross-sectional views illustrating steps of a first method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment.
【図９】第１の硫化銅膜形成装置の概略断面図である。FIG. 9 is a schematic sectional view of a first copper sulfide film forming apparatus.
【図１０】第２の硫化銅膜形成装置の概略断面図であ
る。FIG. 10 is a schematic sectional view of a second copper sulfide film forming apparatus.
【図１１】第３の硫化銅膜形成装置の概略断面図であ
る。FIG. 11 is a schematic sectional view of a third copper sulfide film forming apparatus.
【図１２】（ａ）は表面に硫化銅膜が形成された金属配
線の平面構造を示す顕微鏡写真であり、（ｂ）は表面に
硫化銅膜が形成されていない金属配線の平面構造を示す
顕微鏡写真である。FIG. 12A is a micrograph showing a planar structure of a metal wiring having a copper sulfide film formed on the surface, and FIG. 12B is a micrograph showing a planar structure of a metal wiring having no copper sulfide film formed on the surface. It is a microscope picture.
１０ 半導体基板 １１ 第１の絶縁膜 １２ 金属配線 １２Ａ 金属膜 １３ 反射防止膜 １４ 硫化銅膜 １５ 第２の絶縁膜 １６ レジストパターン １７ 第１の硫化銅膜 １８ 第２の硫化銅膜 ２０ 半導体基板 ２１ 第１の絶縁膜 ２２ 金属配線 ２４ 硫化銅膜 ２５ 第２の絶縁膜 ２６ 銅 ２８ アルミニウムの結晶 ２９ 酸化被膜 １００ 容器 １０１ 硫化アンモニウムの原液 １１０ 真空炉 １１１ ガス導入孔 １１２ ガス排出孔 １２０ 真空炉 １２１ ガス導入孔 １２２ ガス排出孔 １２３ 試料台 １２４ 高周波電源 Reference Signs List 10 semiconductor substrate 11 first insulating film 12 metal wiring 12A metal film 13 antireflection film 14 copper sulfide film 15 second insulating film 16 resist pattern 17 first copper sulfide film 18 second copper sulfide film 20 semiconductor substrate 21 First insulating film 22 Metal wiring 24 Copper sulfide film 25 Second insulating film 26 Copper 28 Aluminum crystal 29 Oxide film 100 Container 101 Stock solution of ammonium sulfide 110 Vacuum furnace 111 Gas introduction hole 112 Gas exhaust hole 120 Vacuum furnace 121 Gas Inlet hole 122 Gas exhaust hole 123 Sample table 124 High frequency power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−342793（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−293861（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/44 - 21/445 H01L 29/40 - 29/43 H01L 29/47 H01L 29/872 H01L 21/027 H01L 21/31 H01L 21/314 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-342793 (JP, A) JP-A-63-293861 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/28-21/288 H01L 21/44-21/445 H01L 29/40-29/43 H01L 29/47 H01L 29/872 H01L 21 / 027 H01L 21/31 H01L 21/314
Claims (7)
有するアルミニウム合金よりなる金属配線と、該金属配
線の上面に形成されている反射防止膜と、前記金属配線
の両側面におけるアルミニウムの酸化膜が形成されてい
ない領域に形成されている銅の硫化膜とを備えているこ
とを特徴とする半導体装置。1. A metal wiring formed on a semiconductor substrate and made of an aluminum alloy containing copper, an antireflection film formed on an upper surface of the metal wiring, and aluminum on both sides of the metal wiring. A copper sulfide film formed in a region where an oxide film is not formed.
有するアルミニウム合金よりなる金属配線と、該金属配
線の上面及び両側面におけるアルミニウムの酸化膜が形
成されていない領域に形成されている銅の硫化膜とを備
えていることを特徴とする半導体装置。2. A metal wiring formed on a semiconductor substrate and made of an aluminum alloy containing copper, and formed on a region where an aluminum oxide film is not formed on the upper surface and both side surfaces of the metal wiring. A semiconductor device comprising a copper sulfide film.
堆積工程と、 前記金属膜の上に反射防止膜を堆積する反射防止膜堆積
工程と、 前記反射防止膜の上にレジストパターンを形成するレジ
ストパターン形成工程と、 前記反射防止膜及び金属膜に対して前記レジストパター
ンをマスクとしてエッチングを行なって前記金属膜より
なる金属配線を形成する金属配線形成工程と、 前記レジストパターンを除去した後、前記金属配線の両
側面におけるアルミニウムの酸化膜が形成されていない
領域に銅の硫化膜を形成する硫化膜形成工程とを備えて
いることを特徴とする半導体装置の製造方法。3. A metal film deposition step of depositing a metal film on a semiconductor substrate; an antireflection film deposition step of depositing an antireflection film on the metal film; and forming a resist pattern on the antireflection film. Forming a metal wiring made of the metal film by etching the antireflection film and the metal film using the resist pattern as a mask; and removing the resist pattern. Forming a copper sulfide film in a region where an aluminum oxide film is not formed on both side surfaces of the metal wiring.
堆積工程と、 前記金属膜の上にレジストパターンを形成するレジスト
パターン形成工程と、 前記金属膜に対して前記レジストパターンをマスクとし
てエッチングを行なって前記金属膜よりなる金属配線を
形成する金属配線形成工程と、 前記レジストパターンを除去した後、前記金属配線の上
面及び両側面におけるアルミニウムの酸化膜が形成され
ていない領域に銅の硫化膜を形成する硫化膜形成工程と
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。4. A metal film depositing step of depositing a metal film on a semiconductor substrate; a resist pattern forming step of forming a resist pattern on the metal film; and etching the metal film using the resist pattern as a mask. A metal wiring forming step of forming a metal wiring made of the metal film, and removing the resist pattern, and then sulfided copper to a region where an aluminum oxide film is not formed on the upper surface and both side surfaces of the metal wiring. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a sulfide film forming step of forming a film.
を硫化アンモニウム溶液に浸漬することにより、前記銅
の硫化膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項
３又は４に記載の半導体装置の製造方法。5. The semiconductor according to claim 3, wherein the step of forming a sulfide film includes a step of forming the sulfide film of copper by immersing the semiconductor substrate in an ammonium sulfide solution. Device manufacturing method.
堆積工程と、 前記金属膜の上面におけるアルミニウムの酸化膜が形成
されていない領域に銅の硫化膜を形成する第１の硫化膜
形成工程と、 前記銅の硫化膜の上にレジストパターンを形成するレジ
ストパターン形成工程と、 前記金属膜に対して前記レジストパターンをマスクとし
てエッチングを行なって前記金属膜よりなる金属配線を
形成する金属配線形成工程と、 前記レジストパターンを除去した後、前記金属配線にお
けるアルミニウムの酸化膜が形成されていない領域に銅
の硫化膜を形成する第２の硫化膜形成工程とを備えてい
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。6. A metal film deposition step of depositing a metal film on a semiconductor substrate, and forming a first sulfide film in a region where an aluminum oxide film is not formed on an upper surface of the metal film. A resist pattern forming step of forming a resist pattern on the copper sulfide film; and a metal wiring forming the metal wiring made of the metal film by etching the metal film using the resist pattern as a mask. Forming a second sulfide film forming a copper sulfide film in a region where the aluminum oxide film is not formed on the metal wiring after removing the resist pattern. Semiconductor device manufacturing method.
化膜形成工程のうちの少なくとも１つの工程は、前記半
導体基板を硫化アンモニウム溶液に浸漬することによ
り、前記銅の硫化膜を形成する工程を含むことを特徴と
する請求項６に記載の半導体装置の製造方法。7. At least one of the first sulfide film formation step and the second sulfide film formation step includes forming the copper sulfide film by immersing the semiconductor substrate in an ammonium sulfide solution. 7. The method according to claim 6, further comprising the step of:
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